Explicación

Estos mapas son resultado del trabajo realizado en 2011 – 2012 con la tutoría del Dr. Héctor Ulloa, en el Instituto de Astronomía y Meteorología de la Universidad de Guadalajara, que constituyó mi Práctica Profesional. Con ellos se publicó el artículo:

Ulloa-Godinez, H. , García-Guadalupe, E. , Ramírez-Sánchez, U. , Regla-Carrillo, C. and Fajardo-Montiel, L. (2017) Solar Radiation Data for the State of Jalisco and Guadalajara Metropolitan Zone, Mexico. Computational Water, Energy, and Environmental Engineering, 6, 205-228. DOI: 10.4236/cweee.2017.63015.

Ahí se pueden consultar los mapas mensuales y su discusión, lo que amplio aquí es su elaboración.

Así pues, después de estimar la longitud máxima de las sombras proyectadas en el territorio de Jalisco, por elevaciones, de aproximadamente 150km (alrededor de 1.5ºde arco); el area de cobertura de datos fue definida como un paralelogramo entre los 17º y 24º de latitud norte y entre los 100º a los 107º de longitud oeste. Pruebas previas probaron que una resolución de 10 segundos era óptima. Siendo por tanto a esta latitud una resolución sobre el terreno de alrededor de 290 m de este a oeste y de 310 m de sur a norte por cada celda (pixel).
El modelo “r.sun” de GRASS GIS, usado por Petazzi A & Salzón S. 2011 requiere tres distintas fuentes de datos representados en forma de malla (raster): 1) Modelo digital de elevaciones (MDE) 2) Valores climáticos de turbidez atmosférica (Turbidez de Linke). 3) Valores mensuales de albedo del terreno. Las fuentes de los conjuntos de datos están al final de esta explicación.

1)El MDE fue hecho a partir del original de 1 segundo de resolución, el cual poseía valores nulos para el Oceano Pacífico, a los que se asignó el valor de 0. Luego todo el paralelogramo fue agregado para obtener el MDE con 10 segundos de resolución.

2)La turbidez de Linke fue obtenida en forma de imágenes hechas con datos del periodo 1988-1997, que necesitaban ser georeferenciadas, dando una resolución de 5 minutos, que fueron recortadas al área de estudio. Después, revirtiendo el proceso usado por sus autores (Remund et al. 2003) Este es: a)convertir de su forma de guardado en valores enteros a decimales, dividiendo los valores entre 20. b) Normalizado a nivel del mar por la fórmula:

TLKn = TLK + 0.00035z

Donde TLKn: Turbidez de Linke a nivel del mar. TLK: Turbidez de Linke, z: elevación del terreno.
Los valores de TLKn fueron luego interpolados usando splines con una tensión de 30 para producir una malla de 10 segundos. Esta nueva malla fue otra vez convertida a TLK revirtiendo la fórmula previa.

3)Para el albedo, la serie de datos original estaba en forma de valores mensuales para el periodo 2006 – 2011, tenía una resolución de 0.1º, almacenados en números enteros, que fue convertido a valores decimales por su división entre 282.222, el resultado fue interpolado por una función spline con tensión de 30 para obtener la malla de 10 segundos.
Los valores nulos de albedo para el Lago de Chapala y el Océano Pacífico fueron sustituidos por el albedo del agua mes a mes, de acuerdo al ajuste de curvas de tendencia de sexto grado para los valores de 0º a 40º de latitud por la ecuación de Fresnel. Según mostrado en Cogley (1979).

Luego, el modelo “r.sun” fue alimentado con los 3 conjuntos de datos y ejecutado mes a mes por el día en las que según Klein (1977), astronómicamente la insolación es aproximada al promedio que se presenta en dicho mes, a saber: 17 de enero, 16 de febrero, 16 de marzo, 15 de mayo, 11 de junio, 17 de julio, 16 de agosto, 15 de septiembre, 15 de octubre, 14 de noviembre y 10 de diciembre. Otros parámetros fueron 10 minutos de intervalo, densidad de muestreo de 1.0, y dado que la intención era obtener la radiación sobre superficie plana: pendiente de 0, aspecto 270. Dando por tanto series mensuales de radiación difusa y radiación directa expresados en kilowatts/ hora por metro cuadrado por día. Ambos valores fueron sumados para obtener la insolación global por mes.
Cálculo de promedios anuales a partir de promedios mensuales fueron ponderados por número de días de los meses. [ (valorEnero*31+valorFebrero*28.25+valorMarzo*31… valorDiciembre*31)/365.25]

Materiales

El software GRASS GIS (Geographic Resources Analysis Support System Software) versión 6.4.0 empleado es un producto del Equipo de Desarrollo GRASS, apoyado por la Open Source Geospatial Foundation. (http://grass.osgeo.org) Detalles sobre el modelo “r.sun” pueden ser encontrados en : http://grass.osgeo.org/grass64/manuals/r.sun.html

El MDE usado en el modelo es el ASTER Global Digital Elevation Model version 2, por el Ministerio de Economía, Comercio e Industria (METI) de Japón y la Administración Nacional de Aeronáutica y el Espacio (NASA) de los Estados Unidos de América (2011) obtenido a través de NASA/USGS Land Processes Distributed Active Archive Center (LP DAAC), Global Data Explorer, en http://demex.cr.usgs.gov/DEMEX/ (la versión 003 ahora disponible a través de https://lpdaac.usgs.gov/products/astgtmv003/)

Los valores mensuales de turbidez de Linke por el periodo 1988-1997 provienen del trabajo de Remund et al. (2003) a través del Solar Radiation Data (SoDa) Service en http://www.soda-is.com/eng/services/ (ahora en https://www.soda-pro.com/help/general-knowledge/linke-turbidity-factor).

La serie de datos de valores mensuales de albedo para el periodo 2006-2011, fue obtenido del MODIS Land Science Team a través de productos disponibles en NASA Earth Observations (NEO) http://neo.sci.gsfc.nasa.gov (ahora en https://neo.gsfc.nasa.gov/)

Referencias

Cogley JG. 1979. The albedo of water as function of latitude. Monthly Weather Review 107:775-781. DOI: 10.1175/1520-0493(1979)107<0775:TAOWAA>2.0.CO;2

Klein SA. 1977. Calculation of monthly average insolation on tilted surfaces. Solar Energy 19:325-329. DOI: 10.1016/0038-092X(77)90001-9 Citado en NASA Surface meteorology and Solar Energy: Methodology p.4. disponible en 2011 en: http://eosweb.larc.nasa.gov/sse/documents/SSE_Methodology.pdf

Petazzi A, Salzón S. 2011. Atlas de Radiación Solar de Galicia. Xunta de Galicia, España. Conselleria de Medio Ambiente, Territorio e infraestructura (MeteoGalicia, Área de Observación e climatología).

Remund J. Wald L, Lefèvre M, Ranchin T, Page J. 2003. Worldwide Linke turbidity information. Proceedings of ISES Solar World Congress 2003 - ISES Solar World Congress , 16 – 19 June 2003 in Göteborg, Sweden. Disponible en línea en: http://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00465791/en